쿼드로터 자세제어를 위한 슬라이딩 모드 제어기 설계

쿼드로터 슬라이딩 모드 자세제어기 설계_v1.pdf

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쿼드콥터 동역학 모델링, PID제어기에 이어 Classic한 SMC입니다.

모두 선형화시킨 시스템에서 디자인 했습니다.

원하는 위치로 이동하기 위한 목표 각도를 유도하고 현재 자세가 tracking하도록 구성했습니다.

 

Nonlinear System 수업시간에 이해한대로 만들어 보았으니 틀린 부분이 있다면 지적 부탁드립니다.

( 저도 제대로 이해하면 좋으니까요 )

빠르게 만들고 정리하느라 결과에 대한 리뷰라던지 하지 못했는데 시간이 되면 하겠습니다.

Robust Controller인데 .. PID 비교테스트도 안해봤네요 ..ㅋㅋ;; 추가하겠습니다.

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Robust Controller의 성능을 확인해보기 위해

Dynamics에 일정한 Band내에 Noise를 가해보았고 PID 제어기, 슬라이딩 모드 제어기의 성능을 비교해보았습니다.

Disturbance는 다음과 같이 입력해주었고

 

그때의 SMC와 PID의 제어결과는 다음과 같습니다.

SMC가 외란이 존재하는 상황에서 상대적으로 아주 Robust해보이고 또 Overshoot도 적은 것으로 확인이 됩니다.

SMC의 경우 대표적으로 Chattering 문제가 존재하는데 이에 경우 saturation을 통해서 줄일 수 있지만 제어입력의 크기와 trade off 관계에 있기 때문에 이또한 적절하게 선정하는 것이 좋습니다.

 

파란선: 롤 주황선: 피치, 노란선: 요

 

 

Simulink는 Github에 올려놨습니다.

 

왼쪽 위치, 오른쪽 속도 x-y-z순서

왼쪽 각도, 오른쪽 각속도 roll-pitch-yaw 순서

https://github.com/mkyun2/Quadrotor

GitHub - mkyun2/Quadrotor: Dynamics and Controller